第一章――EDA技术的概论课件

EDA技术及应用EDA技术及应用本课程的安排：学时数：28学时（课堂16学时,实验12学时）课堂教学内容：第一章：EDA技术概况第三章：VHDL编程基础第四章：MAX+PLUSII开发系统

CompanyLogoEDA技术及应用第一章：EDA技术的概论CompanyLogoEDA技术及应用1.1EDA技术及其发展1.什么是EDA？

ElectronicDesignAutomation电子设计自动化基础课程：《数字电路》：数字电路的基本设计方法EDA技术发展的三个阶段：

EDA技术的发展过程：CompanyLogoEDA技术及应用（1）20世纪70年代，属EDA发展初期。利用计算机、二维图形编辑与分析的CAD工具，完成布图布线等高度重复性的繁杂工作。典型设计软件如：Tango布线软件。（2）计算机辅助工程设计CAE阶段：20世纪80年代初，出现了低密度的的可编程逻辑器件（PAL_ProgrammableArrayLogic和GAL_GenericArrayLogic)，相应的EDA开发工具主要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题。80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设计描述、综合、优化和设计结果验证。CompanyLogoEDA技术及应用（3）电子设计自动化（EDA）阶段：20世纪90年代，，可编程逻辑器件迅速发展，出现功能强大的全线EDA工具。具有较强抽象描述能力的硬件描述语言（VHDL、VerilogHDL)及高性能综合工具的使用，使过去单功能电子产品开发转向系统级电子产品开发（即Soc_systemonaChip：单片系统或片上系统集成）开始实现“概念驱动工程”（ConceptDriverEngineering,CDE)的梦想。CompanyLogoEDA技术及应用EDA的广义定义范围包括：半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印刷电路板设计自动化、仿真与测试、故障诊断自动化、形式验证自动化统称为EDA工程。CompanyLogoEDA技术及应用EDA技术的狭义定义:以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，自动完成用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直到完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术。CompanyLogoEDA技术及应用传统的设计方法与EDA方法的区别：传统设计方法：自下而上（Bottom-up)系统测试与性能分析完整系统构成电路板设计固定功能元件CompanyLogoEDA技术及应用传统设计方法的缺点：设计依赖于手工和经验设计依赖于现有的通用元器件设计后期的仿真与调试自下而上的设计思想的缺陷设计实现周期长，灵活性差，耗时耗力，效率低下。CompanyLogoEDA技术及应用EDA设计方法：设计思想不同：自上而下（Top-down)的设计方法。自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各个子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标。CompanyLogoEDA技术及应用EDA设计方法:系统规格设计（Top-down)功能级描述、仿真

模块化分、仿真逻辑综合、优化、布局布线定时仿真、定时检查

输出门级网表ASIC芯片投片、PLD器件编程、测试

ASIC：ApplicationSpecificIntegratedCircuitsCompanyLogoEDA技术及应用与传统的基于电路板的设计方法不同，EDA技术是基于芯片的设计可编程逻辑器件芯片设计电路板构成电子系统CompanyLogoEDA技术及应用描述方式不同：传统设计方法采用电路图为主；EDA设计方法以硬件描述语言（HDL_Harddescripationlauguage)为主。设计手段不同：传统设计方法以手工设计为主。EDA设计方法为自动实现。其方案验证与设计、系统逻辑综合、布局布线，性能仿真、器件编程等均由EDA工具一体化完成。CompanyLogoEDA技术及应用传统方法：自下至上的（BottomUp)通用的逻辑元、器件系统硬件设计的后期进行仿真和调试主要设计文件是电原图手工实现EDA方法：自上至下（Topdown)PLD(可编程逻辑器件）系统设计的早期进行仿真和修改多种设计文件，发展趋势以HDL描述文件为主自动实现传统方法与EDA方法比较：EDA技术极大的降低硬件电路设计难度，提高设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃。CompanyLogoEDA技术及应用1.3EDA技术的主要内容：实现载体：大规模可编程逻辑器件（PLD_ProgrammableLogicDevice)描述方式：硬件描述语言（HDL_Harddescripationlauguage)VHDL、VerlogHDL等设计工具：开发软件、开发系统硬件验证：实验开发系统CompanyLogoEDA技术及应用大规模可编程逻辑器件：FPGA_FieldProgrammableGatesArrayCPLD_ComplexProgrammableLogicDevice主流公司：xilinx、Altera、latticeFPGA/CPLD显著优点：开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强、硬件修改升级方便CompanyLogoEDA技术及应用硬件描述语言：

VHDL：IEEE标准，系统级抽象能力较强。Vrilog：IEEE标准，门级开关电路描述较强。ABEL：系统级抽象描述能力差，适合于门级电路描述。CompanyLogoEDA技术及应用3.软件开发工具EDA开发工具分为：集成化的开发系统：特定功能的开发软件：综合软件仿真软件CompanyLogoEDA技术及应用集成化的开发系统：

Altera公司：QuartusII、MaxplusII系列Xilinx公司：ISEFoundationAillance系列Lattice公司：ispDesignEXPERT系列CompanyLogoEDA技术及应用1.4EDA软件系统的构成设计输入子模块用图形编辑器、文本编辑器作设计描述，完成语义正确性、语法规则的检查。设计数据库子模块系统的库单元、用户的设计描述、中间设计结果。分析验证子模块各个层次的模拟验证、设计规则的检查、故障诊断。

CompanyLogoEDA技术及应用综合仿真子模块实现从高层抽象描述向低层次描述的自动转换，及各个层次的仿真验证。布局布线子模块完成由逻辑设计到物理实现的映射。CompanyLogoEDA技术及应用1.5EDA技术及EDA工具的发展趋势EDA技术的发展趋势广度上:大型机-工作站-微机深度上:ESDA(ElectronicSystemDesignAutomation)

CE(ConcurrentEngineering并行设计工程)

单芯片集成(SOC/SOPC:SystemonaprogrammableChip)CompanyLogoEDA技术及应用EDA工具的发展趋势1)输入工具发展趋势是以硬件描述语言(DHL)为主。2）混合信号处理能力数/模混合信号的处理数字信号的描述：VHDL、VerilogHDL

模拟信号的描述：AHDL

微波信号的描述：MHDLCompanyLogoEDA技术及应用仿真工具：仿真分为：功能仿真（前仿真、系统级仿真、行为仿真）

验证系统的功能。时序仿真（后仿真、电路级仿真）验证系统的时序特性、系统性能。仿真是系统验证的的主要手段，是整个电子设计过程中花费时间最多的环节。综合工具综合：由高层次描述自动转换为低层次描述的过程。是EDA技术的核心。CompanyLogoEDA技术及应用1.6EDA的工程设计流程文本编程器、图形编辑器VHDL综合器（逻辑综合、优化）FPGA/CPLD布线/适配器自动优化、布局、布线/适配编程器/下载电缆（编程、下载）VHDL仿真器（行为仿真、功能仿真、时序仿真）测试电路（硬件测试）网表文件（EDIF，XNF，VHDL…门级仿真器（功能仿真、时序仿真）各种编程文件CompanyLogoEDA技术及应用1.7数字系统的设计方法自顶向下自底向上顶层规范描述、系统级行为设计与仿真功能模块化分、模块级行为描述与仿真由EDA工具完成综合、优化及工艺的映射、实现进行整个系统的测试与性能分析由各个功能模块连成一个完整系统由逻辑单元组成各个独立的功能模块由基本门组成各个组合与时序逻辑单元CompanyLogoEDA技术及应用EDA技术的优点：采用自顶向下的设计方式采用系统早期仿真多种设计描述方式高度集成化的EDA开发系统PLD在系统（在线）编程（ISP）能力可实现单片系统集成（SOC_SystemOnaChip),减少产品体积、重量，降低综合成本提高产品的可靠性提高产品的保密程度和竞争能力降低电子产品的功耗提高电子产品的工作速度CompanyLogoEDA技术及应用Company